KR101004536B1 - Rotary piston blower for supplying an air stream to a fuel cell - Google Patents

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Abstract

연료 전지용 공기 흡입 장치가 개시된다. 본 발명의 장치는 입구와 출구를 가지며, 입구와 출구에 연통된 실린더를 포함하는 하우징; 구동원에 의해 회전되도록 하우징 내부에 설치된 구동 샤프트; 구동 샤프트와 소정 간격 이격되도록 하우징 내부에 설치된 종동 샤프트; 실린더 내부에 위치되어 회전 가능하도록 구동 샤프트에 설치된 구동 피스톤; 실린더 내부에 위치되어 회전 가능하도록 종동 샤프트에 설치된 종동 피스톤; 및 구동 샤프트의 회전력을 종동 샤프트에 전달할 수 있도록 구동 샤프트와 종동 샤프트에 설치된 동력전달벨트;를 구비한다. An air intake device for a fuel cell is disclosed. The apparatus of the present invention comprises a housing having an inlet and an outlet, the housing including a cylinder in communication with the inlet and the outlet; A drive shaft installed inside the housing to be rotated by the drive source; A driven shaft installed inside the housing so as to be spaced apart from the driving shaft by a predetermined distance; A drive piston located in the cylinder and installed on the drive shaft to be rotatable; A driven piston installed in the driven shaft to be rotatable within the cylinder; And a power transmission belt installed on the drive shaft and the driven shaft so as to transmit the rotational force of the drive shaft to the driven shaft.

연료전지, 공기, 흡입, 블로우어, 피스톤, 샤프트 Fuel Cell, Air, Suction, Blower, Piston, Shaft

Description

연료 전지용 공기 흡입 장치{Rotary piston blower for supplying an air stream to a fuel cell} Rotary piston blower for supplying an air stream to a fuel cell

본 발명은 연료 전지용 공기 흡입 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기로부터 냉각 공기를 연료 전지로 공급시키기 위한 연료 전지용 공기 흡입 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air intake device for a fuel cell, and more particularly, to a fuel cell air intake device for supplying cooling air from the atmosphere to a fuel cell.

연료 전지는 광범위한 잠재적 용도를 갖는다. 이들은 고정된 발전소(power plant)를 통해 가정, 사업 및 산업 용도로 전기를 생산하는데 사용될 수 있다. 연료 전지는 송전계통에 관련한 용도(grid-connected application)를 위해 또는 대부분의 소비재(consumer product)에 사용하기 위해 교류로 변환되어야 하는 직류(dc)를 만든다. 그러나, 미래의 연료 전지는 송전계통에 관련한 모드(mode) 및 송전계통에 관련하지 않은 모드 모두에서 작동될 수 있을 것이다. 소형 연료 전지 발전소는 거주용으로 열 및 전력 모두를 만들기 위해 설치 될 수 있다. 이들은 주요 송전력(primary grid power)이 들어오지 않는 멀리 떨어진 거주지들에 전력을 공급하는데 사용되고, 잠재적으로 송전 계통이 필요하지 않게 한다.Fuel cells have a wide range of potential uses. They can be used to produce electricity for home, business and industrial use through fixed power plants. Fuel cells produce direct current (dc) that must be converted to alternating current for grid-connected applications or for use in most consumer products. However, future fuel cells may be operated in both modes related to power transmission systems and modes not related to power transmission systems. Small fuel cell power plants can be installed to generate both heat and power for residential use. They are used to power distant settlements where primary grid power does not come in, potentially eliminating the need for a grid.

대규모의 전력 생산 용도에 부가하여, 연료 전지는 휴대용 컴퓨터(laptop computer), 휴대 전화 등과 같은 소비재 전자 제품에 전력을 공급하는 배터리를 대체할 수 있고, 미세-가공되어 컴퓨터 칩에 직접 전력을 공급할 수 있다. 연료 전지의 다른 기대할 수 있는 상업적 용도로는 차량 및 운송수단의 내연기관을 대체할 가능성이 있다. 따라서, 연료 전지의 용도는 사실상 무한하다.In addition to large-scale power generation applications, fuel cells can replace batteries that power consumer electronics such as laptop computers, mobile phones, etc., and can be micro-machined to directly power computer chips. have. Another expected commercial use of fuel cells is the possibility of replacing internal combustion engines in vehicles and vehicles. Thus, the use of fuel cells is virtually limitless.

연료 전지는 원칙적으로 배터리와 매우 유사하게 작동한다. 그러나, 배터리와는 다르게, 연료전지는 수명이 다하거나 또는 재충전할 필요가 없다. 연료 전지는 연료가 공급되는 한 전기와 열의 형태로 에너지를 계속 만든다. 일반적으로, 연료 전지는 전해질을 사이에 개재된 두 개의 전극(양극 및 음극)으로 구성된다. 예를 들어, PEM 연료 전지에 대해, 양극 및 음극 전극들에 수소 및 산소가 각각 지나감으로써 전극들 사이에 전압을 생성하고, 전기 및 열을 생성하고, 주 부산물로서 물을 만든다. 수소 연료는 연료 전지의 양극에 공급된다. 일부는 수소를 직접 소비하고, 나머지는 연료 개질기(fuel reformer)를 사용하여 예를 들어, 천연가스, 메탄올, 에탄올, 또는 가솔린 등의 탄화수소 연료로부터 수소를 추출한다. 산소는 음극에서 연료 전지로 들어간다. 산소는 정화된 형태로 공급되거나, 또는 대기중의 공기로부터 직접 공급될 수 있다.The fuel cell works in principle very much like a battery. However, unlike batteries, fuel cells do not have to reach the end of their life or recharge. Fuel cells continue to produce energy in the form of electricity and heat as long as fuel is supplied. In general, a fuel cell consists of two electrodes (anode and cathode) interposed between an electrolyte. For example, for a PEM fuel cell, hydrogen and oxygen pass through the anode and cathode electrodes, respectively, to generate voltages between the electrodes, generate electricity and heat, and make water as the main byproduct. Hydrogen fuel is supplied to the anode of the fuel cell. Some consume hydrogen directly, while others use a fuel reformer to extract hydrogen from hydrocarbon fuels such as natural gas, methanol, ethanol, or gasoline. Oxygen enters the fuel cell at the cathode. Oxygen can be supplied in purified form or directly from atmospheric air.

상술한 공지된 연료 전지 구성 모두는 전지의 화학적 과정을 수행하기 위한 필수적인 원료로서 산소를 공통적으로 필요로 한다. 디젤 엔진을 포함하는 내연기관과 같은 다른 동력원도 산소를 필요로 한다. 대부분의 상업적 용도에서, 이러한 산소가 대기 중으로부터 직접 공급되는 것이 바람직하다. 그러나, 모든 대기는 어느 정도의 오염 물질을 내포하고 있다. 이러한 오염 물질은 암설(loose debris), 벌레, 꽃잎(tree blossom) 등과 같은 비교적 큰 것이거나, 또는 먼지, 꽃가루, 스모그 또는 매연 입자 등과 같은 대기 중에 부유하는 작은 입자의 성질을 가질 수도 있다. 인공적 오염 또는 자연 발생적 오염 등과 같은 화학적 오염 물질도 대기 중에 널리 존재할 수 있다.All of the known fuel cell configurations described above commonly require oxygen as an essential raw material for carrying out the chemical process of the cell. Other power sources, such as internal combustion engines, including diesel engines, also require oxygen. In most commercial applications, this oxygen is preferably supplied directly from the atmosphere. However, all atmospheres contain some pollutants. Such contaminants may be relatively large, such as loose debris, insects, tree blossoms, or the like, or may have the properties of small particles suspended in the atmosphere, such as dust, pollen, smog or soot particles. Chemical contaminants such as artificial or naturally occurring pollution can also be widely present in the atmosphere.

전형적인 화학적 오염물질은 방향족 탄화수소, 메탄올, 부탄, 프로판과 다른 탄화수소 및 암모니아, 질소 산화물, 오존, 스모그, 황 산화물, 일산화탄소, 황화 수소 등과 같은 휘발성 유기 화합물이 포함될 수 있다. 이러한 오염 물질은 (군사적 배경에서 또는 테러리스트에 의한 것과 같이) 의도적으로 또는 비의도적으로 나타날 수 있다. 따라서, 연료 전지가 수많은 가변적 대기조건에 처하게 되는 이동용에 사용될 때 특히 심각하다.Typical chemical contaminants may include aromatic hydrocarbons, methanol, butane, propane and other hydrocarbons and volatile organic compounds such as ammonia, nitrogen oxides, ozone, smog, sulfur oxides, carbon monoxide, hydrogen sulfide and the like. Such contaminants may appear intentionally or unintentionally (such as from a military background or by terrorists). Thus, fuel cells are particularly acute when used for mobile applications subject to numerous variable atmospheric conditions.

효율적인 연료 전지 작동은 정교하게 균형이 조절된 화학 반응에 의존하기 때문에, 전지에 의해 사용되는 공기 내의 오염 물질은 전지의 작동에 심각한 부작용을 가져올 수 있고, 그 성질에 따라, 연료 전지가 작동을 계속할 수 없게 할 수도 있다. 그러므로, 연료 전지 시스템은 유해한 오염 물질을 제거하도록 설계되고 연료 전지가 다양한 범위의 사용환경에서 사용될 수 있게 하는 여과 시스템을 갖는 것이 중요하다.Since efficient fuel cell operation depends on elaborately balanced chemical reactions, contaminants in the air used by the cell can have serious adverse effects on the operation of the cell and, depending on its nature, the fuel cell may continue to operate. You may not be able to. Therefore, it is important to have a filtration system that is designed to remove harmful contaminants and allows the fuel cell to be used in a wide range of uses.

연료 전지가 원하는 에너지 출력을 내는데 필요한 양의 산소를 얻기 위해, 연료 전지에 공급되는 공기 유동(air flow stream) 내에 위치하는 팬(fan) 또는 압축기와 같은 장치를 통해 산소를 함유하는 공기를 보내는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 불행하게도, 전형적인 압축기는 곤혹스러을 정도의 상당한 수준의 소음을 발생시키므로 바람직하지 못하다. 그러므로, 압축기에 의해 및/또는 압축기를 통해 그리고 주변으로의 소음을 감소 및 최소화시키는 것이 바람직하다. 또한, 시스템 사이즈를 감소시키는 것이 일반적으로 바람직하기 때문에, 시스템의 여과 및 소음 감쇠 특징부가 가능한한 물리적으로 축소되고 단일 부재 또는 하우징 내에 조합되는 것이 보다 바람직하다. In order to obtain the amount of oxygen required for the fuel cell to produce the desired energy output, sending oxygen-containing air through a device such as a fan or compressor located within the air flow stream supplied to the fuel cell It has been found to be preferred. Unfortunately, typical compressors are undesirable because they generate a significant level of noise. Therefore, it is desirable to reduce and minimize noise by and / or through the compressor and to the surroundings. In addition, since it is generally desirable to reduce the system size, it is more desirable for the filtration and noise damping features of the system to be as physically reduced as possible and combined in a single member or housing.

이러한 점들을 반영한 종래기술에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치는 미국 특허 제6,284,397호, 미국 특허 출원 공개 번호 제20050014047호 등에 의해 개시된 바 있다. 종래기술에 따른 공기 흡입 장치들은 모터, 구동축, 기어, 이차축 및 피스톤으로 이어지는 동력전달 방식을 취하므로 동력 손실이 발생할 수 있다. 또한, 기어와 피스톤이 각각의 공간을 차지함으로써 장치를 소형화하기가 어렵고, 기어의 동력 전달시, 소음과 진동이 발생되는 문제가 있었다.The air suction device for a fuel cell according to the related art reflecting these points has been disclosed by US Pat. No. 6,284,397, US Patent Application Publication No. 20050014047, and the like. The air intake devices according to the prior art take a power transmission method leading to a motor, a drive shaft, a gear, a secondary shaft, and a piston, so power loss may occur. In addition, since the gear and the piston occupy respective spaces, it is difficult to miniaturize the device, and there is a problem in that noise and vibration are generated when the power of the gear is transmitted.

한편, 종래기술에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치들은 대기 중의 공기를 유입할 경우, 불순물 및 특히, 수증기가 연료 전지 시스템의 내부로 유입될 경우 시스템 내부의 습도를 변화시킴으로써 응축수가 생성될 가능성이 매우 높은 문제점이 있었다.On the other hand, air intake devices for fuel cells according to the prior art are very likely to generate condensed water by changing the humidity inside the system when impurities enter the atmosphere, in particular, when water vapor is introduced into the fuel cell system. There was a problem.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 피스톤이 설치된 한 쌍의 축들 사이에서 동력을 전달하는 동력전달 메커니즘의 구조가 변경되고, 공기가 유동되는 통로에 불순물 및/또는 공기 중의 수분을 제거할 수 있는 수단이 구비된 연료 전지용 공기 흡입 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been conceived to solve the above problems, the structure of the power transmission mechanism for transmitting power between a pair of shafts with a piston is changed, and impurities and / or moisture in the air in the passage through which the air flows It is an object of the present invention to provide an air intake device for a fuel cell equipped with a removable means.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치는, 입구와 출구를 가지며, 상기 입구와 출구에 연통된 실린더를 포함하는 하우징; 구동원에 의해 회전되도록 상기 하우징 내부에 설치된 구동 샤프트; 상기 구동 샤프트와 소정 간격 이격되도록 상기 하우징 내부에 설치된 종동 샤프트; 상기 실린더 내부에 위치되어 회전 가능하도록 상기 구동 샤프트에 설치된 구동 피스톤; 상기 실린더 내부에 위치되어 회전 가능하도록 상기 종동 샤프트에 설치된 종동 피스톤; 및 상기 구동 샤프트의 회전력을 상기 종동 샤프트에 전달할 수 있도록 상기 구동 샤프트와 상기 종동 샤프트에 설치된 동력전달벨트;를 구비한다.In order to achieve the above object, an air intake apparatus for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention, the housing having an inlet and an outlet, the cylinder including a cylinder in communication with the inlet and the outlet; A drive shaft installed inside the housing to be rotated by a drive source; A driven shaft installed inside the housing to be spaced apart from the driving shaft by a predetermined distance; A drive piston located in the cylinder and installed in the drive shaft to be rotatable; A driven piston installed in the driven shaft to be rotatable within the cylinder; And a power transmission belt installed on the drive shaft and the driven shaft so as to transmit the rotational force of the drive shaft to the driven shaft.

바람직하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치는 입구에 설치된 불순물 차단 부재를 더 구비한다.Preferably, the air suction device for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention further includes an impurity blocking member installed at an inlet.

바람직하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치는 상기 입구로 유입되는 공기 중 수분을 제거하기 위해 상기 입구에 설치된 수분 제거 부재를 더 구비한다.Preferably, the air suction device for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention further includes a water removal member installed at the inlet to remove water from the air flowing into the inlet.

바람직하게, 상기 불순물 차단 부재는, 망필터, 프리필터, 중간 필터, HEPA 필터, Ulpa-필터, 탄소 필터, 종이 필터, 염화망 내장 필터, 멤브레인 필터, 부직포 중에서 선택된 어느 하나이다.Preferably, the impurity blocking member is any one selected from a network filter, a prefilter, an intermediate filter, a HEPA filter, an Ulpa-filter, a carbon filter, a paper filter, a mesh chloride filter, a membrane filter, and a nonwoven fabric.

바람직하게, 상기 수분 제거 부재는 상기 불순물 차단 부재와 일체로 형성된다.Preferably, the moisture removing member is formed integrally with the impurity blocking member.

바람직하게, 상기 연료 전지는 고형 폴리머 전해질 연료 전지이다.Preferably, the fuel cell is a solid polymer electrolyte fuel cell.

본 발명에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.An air intake device for a fuel cell according to the present invention has the following effects.

첫째, 전통적인 기어 방식을 채택하는 종래기술에 따른 공기 흡입 장치들과 달리 벨트에 의해 동력을 전달하므로 소음과 진동 문제를 해결할 수 있다.First, unlike the air intake devices according to the prior art adopting the traditional gear system, the power is transmitted by the belt can solve the noise and vibration problems.

둘째, 벨트는 기어에 비해 정확한 동력 전달 효과를 감소될 수 있으나, 입구를 통해 유입되는 공기는 연료 전지 내부에 저장이 된 후에 냉각용으로 사용되므로 시간에 따른 정확한 공기 유입은 불필요하므로 그 부분의 감소를 충분히 보완할 수 있게 된다.Second, the belt can reduce the effect of accurate power transmission compared to the gear, but the air flowing through the inlet is used for cooling after being stored inside the fuel cell, so the accurate air inflow is not necessary over time, so the reduction of the part It will be able to supplement sufficiently.

셋째, 종래기술에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치들은 유입되는 공기의 질과 수분 함량에 대한 고려가 없었으나, 본 발명에 따르면, 공기 중의 습도가 중요한 변수로 작용하는 연료 전지에 있어서, 유입 공기의 수분을 적절하게 제어할 수 있으므로 보다 향상된 효과를 나타낼 수 있다.Third, although the air intake devices for fuel cells according to the prior art have not considered the quality of the incoming air and the water content, according to the present invention, in the fuel cell in which the humidity of the air acts as an important variable, the moisture of the incoming air Can be controlled appropriately, resulting in a more improved effect.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 상세한 설명에 의해 이해될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 보다 더 명확해질 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 의해 규정된 구조, 구성, 배열, 배치, 수단, 방법 및 그 조합에 의해 이해되어야 하지만 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변형 및 변경들이 가능하는 것은 당업자에 의해 명백해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following detailed description, which will be more clearly understood by preferred embodiments of the present invention. In addition, the objects and advantages of the present invention should be understood by the structure, configuration, arrangement, arrangement, means, methods, and combinations thereof defined by the claims, but various modifications and changes may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that this is possible.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an air intake device for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of an air intake device for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치(100)는 입구(12)와 출구(14) 및 실린더(16)를 가진 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에 서로 실질적으로 평행하게 각각 설치된 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24), 실린더(16) 내부에 위치하도록 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24)에 각각 설치된 구동 피스톤(32)과 종동 피스톤(34), 및 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24)를 연결하는 동력전달용 벨트(40)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the air intake apparatus 100 for a fuel cell according to the present exemplary embodiment may include a housing 10 having an inlet 12, an outlet 14, and a cylinder 16, and a housing 10. Drive pistons 22 and driven pistons 24 and drive pistons 22 and driven pistons 24 respectively installed in parallel with the drive shafts 22 and driven shafts 24, respectively. And a power transmission belt 40 connecting the drive shaft 22 and the driven shaft 24.

상기 하우징(10)은 실린더(16)를 형성하는 제1 영역(11)과 벨트(40)와 구동 샤프트(22) 및 종동 샤프트(24)의 나머지 부분들이 설치되는 제2 영역(13)을 구비한다. 상기 제1 영역(11)은 입구(12)와 출구(14)가 마련되고, 제1 영역(11)의 실린더(16)는 입구(12)와 출구(14)에 연통되며 구동 피스톤(32)과 종동 피스톤(34)이 안착되는 형상을 가진다. 실린더(16)는 하우징(10)의 일단이며 두 개의 피스톤 들(32)(34)의 일 측면과 대향되는 제1 측벽과, 제1 영역(11)과 제2 영역(13)을 구획하며 두 개의 피스톤들(32)(34)의 타측면과 대향되는 제2 측벽을 가진다. 실린더(16)는 상호 중첩되는 보어 구멍들의 대체적인 형상을 가지는 것이 바람직하다.The housing 10 has a first region 11 forming a cylinder 16 and a second region 13 on which the belt 40, the drive shaft 22 and the remaining portions of the driven shaft 24 are installed. do. The first region 11 is provided with an inlet 12 and an outlet 14, and the cylinder 16 of the first region 11 communicates with the inlet 12 and the outlet 14 and drives piston 32. And the driven piston 34 has a shape to be seated. The cylinder 16 is one end of the housing 10 and defines a first side wall facing one side of the two pistons 32, 34, and partitions the first and second regions 11 and 13. Two side walls opposite the other side of the two pistons 32, 34. The cylinder 16 preferably has an alternative shape of bore holes that overlap each other.

상기 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24)는 두 개의 피스톤들(32)(34)이 서로에 대해 그리고 실린더(16)의 내벽에 대해 밀접되게 위치되지만 그 어느 것에도 접촉되지 않게 회전되도록 배치된다. 즉, 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24)는 두 개의 피스톤들(32)(34)이 벨트(40)에 의해 동일한 속도로 회전되도록 실질적으로 동기화된다. 구동 샤프트(22)의 일단은 하우징(10)을 제1 영역(11) 외측으로 돌출되어 모터 등과 같은 구동원(1)의 회전축(3)에 연결된다. 또한, 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24)는 제2 측벽(15)과 제3 측벽(17)에 각각 설치된 베어링들(19)에 의해 회전되도록 지지된다. 제2 측벽(15)에 설치되는 베어링들(19)은 실린더(16) 내부의 기밀 유지를 위해 씰링 베어링을 이용하는 것이 바람직하다.The drive shaft 22 and the driven shaft 24 are arranged such that the two pistons 32, 34 are rotated close to each other and to the inner wall of the cylinder 16 but not in contact with any of them. do. That is, the drive shaft 22 and the driven shaft 24 are substantially synchronized such that the two pistons 32, 34 are rotated at the same speed by the belt 40. One end of the drive shaft 22 protrudes out of the first region 11 to be connected to the rotation shaft 3 of the drive source 1 such as a motor. In addition, the drive shaft 22 and the driven shaft 24 are supported to be rotated by bearings 19 respectively provided on the second side wall 15 and the third side wall 17. The bearings 19 installed on the second side wall 15 preferably use sealing bearings for the airtightness inside the cylinder 16.

도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따른 단면도인 도 2를 참조하면, 상기 구동 피스톤(32)과 종동 피스톤(34)은 그 길이가 실린더(16)의 길이에 상응하는 적어도 두 개의 둥근 돌출부들을 가진 본체를 각각 구비한다. 둥근 돌출부들을 가진 두 개의 피스톤들(32)(34)의 윤곽은 회전하는 구동 피스톤(32)의 윤곽 형상이 회전 하는 종동 피스톤(34)의 윤곽 형상에 대체적으로 가깝게 근접하도록 하는 형상이다. 따라서, 벨트(40)에 의해 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24)가 회전됨에 의해 구동 피스톤(32)과 종동 피스톤(34)이 회전하게 되면 그러한 회전력에 의해 실린더(16) 내부의 압력이 순간적으로 감소하게 되고, 궁극적으로 대기 중의 공기는 입구(12) 측으 로부터 출구(14)를 통해 유동하게 된다.Referring to FIG. 2, which is a sectional view along the line II-II ′ of FIG. 1, the drive piston 32 and the driven piston 34 have at least two rounded protrusions whose lengths correspond to the length of the cylinder 16. Each main body is provided. The contour of the two pistons 32, 34 with rounded protrusions is such that the contour of the rotating drive piston 32 is approximately close to the contour of the rotating driven piston 34. Accordingly, when the driving piston 32 and the driven piston 34 are rotated by the rotation of the drive shaft 22 and the driven shaft 24 by the belt 40, the pressure inside the cylinder 16 is reduced by such rotational force. Instantaneously decreased, and ultimately air in the air flows from the inlet 12 side through the outlet 14.

상기 벨트(40)는 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24) 사이를 연결하는 것으로서, 구동원(1)에 의해 회전되는 구동 샤프트(22)의 회전력을 종동 샤프트(24)에 전달함으로써, 구동 샤프트(22)에 의한 구동 피스톤(32)의 회전과 종동 샤프트(24)에 의한 종동 피스톤(34)의 회전을 동기화시키는 기능을 가진다. 따라서, 벨트(40)는 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24)가 모두 동일한 속도로 회전되도록 함으로써 두 개의 피스톤들(32)(34)이 접촉되는 것을 방지한다. 또한, 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24)는 벨트(40)가 설치될 수 있는 별도의 풀리(도면 참조) 또는 설치홈(미도시)을 마련하는 것이 바람직하다. 벨트(40)는 구동 샤프트(22)와 종동 샤프트(24) 사이의 동력 전달에 있어서 소음과 진동을 특히 감소시키도록 설계되는 것이 바람직하다.The belt 40 connects the drive shaft 22 and the driven shaft 24, and transmits the rotational force of the drive shaft 22 rotated by the drive source 1 to the driven shaft 24, thereby driving the drive shaft. It has a function of synchronizing the rotation of the drive piston 32 by the 22 with the rotation of the driven piston 34 by the driven shaft 24. Accordingly, the belt 40 prevents the two pistons 32 and 34 from contacting by causing both the drive shaft 22 and the driven shaft 24 to rotate at the same speed. In addition, the drive shaft 22 and the driven shaft 24 is preferably provided with a separate pulley (see drawing) or mounting groove (not shown) in which the belt 40 can be installed. The belt 40 is preferably designed to specifically reduce noise and vibration in the transmission of power between the drive shaft 22 and the driven shaft 24.

도 1을 다시 참조하면, 본 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치(100)는 하우징(10)의 제1 영역(11)의 입구(12) 측에 설치된 불순물 차단 부재(50)와 수분 제거 부재(60)를 더 구비한다. 불순물 차단 부재(50)와 수분 제거 부재(60)는 일체로 마련되어 입구(12)에 설치될 수도 있다.Referring back to FIG. 1, the air suction device 100 for a fuel cell according to the present embodiment includes an impurity blocking member 50 and a water removing member installed at an inlet 12 side of the first region 11 of the housing 10. (60) is further provided. The impurity blocking member 50 and the moisture removing member 60 may be integrally provided and installed at the inlet 12.

상기 불순물 차단 부재(50)는 입구(12)를 통해 유입되는 공기 중의 먼지 등과 같은 불순물을 차단시키기 위한 것으로서, 소정 메쉬의 망필터, 프리필터, 중간 필터, HEPA 필터, Ulpa-필터, 탄소 필터, 종이 필터, 염화망 내장 필터, 멤브레인 필터, 부직포 등이나 이들을 조합하여 사용할 수 있다. The impurity blocking member 50 is to block impurities such as dust in the air flowing through the inlet 12, and a mesh filter, a prefilter, an intermediate filter, a HEPA filter, an Ulpa filter, a carbon filter of a predetermined mesh, A paper filter, a mesh chloride filter, a membrane filter, a nonwoven fabric, etc. can be used in combination.

상기 수분 제거 부재(60)는 입구(12)를 통해 유입되는 공기 중의 수분을 제 거하기 위한 것으로서 통상의 흡습제, 제습제 등이 사용되는 것이 바람직하다. The moisture removing member 60 is to remove moisture in the air flowing through the inlet 12, it is preferable to use a conventional absorbent, dehumidifying agent and the like.

상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the air suction device for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention as described above are as follows.

도 1 및 도 2를 참조하면, 구동원(1)에 의해 구동 샤프트(22)가 회전하면서 구동 피스톤(32)을 회전시킨다. 또한, 구동 샤프트(22)의 회전력은 벨트(40)를 통해 종동 샤프트(24)에 전달되고, 종동 샤프트(24)가 회전하게 되면 그에 설치된 종동 피스톤(34)이 회전하게 된다. 구동 피스톤(32)과 종동 피스톤(34)은 하우징(10)의 실린더(16)의 내부에서 서로 다른 각도로 동일한 속도 회전하므로, 피스톤들(32)(34)의 이러한 회전력은 실린더(16) 내부의 압력을 순간적으로 감소시키게 된다. 따라서, 실린더(16)의 입구(12)를 통해 들어오는 공기를 출구(14)쪽으로 유동시킬 수 있다. 구동 피스톤(32)과 종동 피스톤(34)은 입구(12)측의 공기가 출구(14)측의 공기와 실질적으로 밀봉 차단되는 외곽 형상을 가진다. 그러나, 각각의 부품들이 서로 접촉하지 않기 때문에 2개의 피스톤들(32)(34) 사이 및 각각의 피스톤(32)(34)과 실린더(16)의 내벽 사이에는 작은 틈새가 존재하므로, 입구(12)측 공기와 출구(14) 측 공기는 결코 밀봉되지 않는다. 즉, 피스톤들(32)(34)의 이러한 배열 상태는 구성 요소들의 비접촉 상태에 의해 흡입 장치(100)에 윤활유가 불필요하며 결과적으로 흡입되는 공기에 기름 성분이 제거될 수 있다. 1 and 2, the drive shaft 22 is rotated by the drive source 1 to rotate the drive piston 32. In addition, the rotational force of the drive shaft 22 is transmitted to the driven shaft 24 through the belt 40, and when the driven shaft 24 rotates, the driven piston 34 installed thereon rotates. Since the drive piston 32 and the driven piston 34 rotate at the same speed at different angles inside the cylinder 16 of the housing 10, this rotational force of the pistons 32, 34 is internal to the cylinder 16. It will reduce the pressure of instantaneously. Thus, air entering through the inlet 12 of the cylinder 16 can flow toward the outlet 14. The drive piston 32 and the driven piston 34 have an outer shape in which air on the inlet 12 side is substantially sealed off from air on the outlet 14 side. However, since there is a small gap between the two pistons 32 and 34 and between each piston 32 and 34 and the inner wall of the cylinder 16 because the respective parts are not in contact with each other, the inlet 12 The air on the side and the air on the outlet 14 are never sealed. In other words, this arrangement of the pistons 32 and 34 requires no lubricating oil in the suction device 100 due to the non-contacting state of the components and consequently the oil component can be removed from the sucked air.

한편, 입구(12)에는 불순물 차단 부재(50)와 수분 제거 부재(60)가 설치되어 있으므로, 공기 중의 불순물 및 수분은 이들 부재들에 의해 여과 또는 제거된 후에 실린더(16) 내부로 공급되고, 그러한 정화되고 순수한 공기는 연료 전지(미도시)로 공급될 수 있다. On the other hand, since the impurity blocking member 50 and the water removing member 60 are provided at the inlet 12, impurities and moisture in the air are supplied into the cylinder 16 after being filtered or removed by these members, Such purified and pure air can be supplied to a fuel cell (not shown).

본 명세서에 첨부된 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것에 불과하며, 본 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱더 명확하게 이해시키는 기능을 하는 것에 불과하며, 본 발명은 그러한 도면들에 기재된 내용에 의해 한정되도록 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are merely illustrative of the preferred embodiments of the present invention, and together with the description of the present invention to serve to more clearly understand the technical spirit of the present invention, the present invention It should not be interpreted to be limited to the content described in such drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지용 공기 흡입 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of an air intake device for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of FIG. 1.

Claims (6)

입구와 출구를 가지며, 상기 입구와 출구에 연통된 실린더를 포함하는 하우징;A housing having an inlet and an outlet, said housing including a cylinder in communication with said inlet and outlet; 구동원에 의해 회전되도록 상기 하우징 내부에 설치된 구동 샤프트;A drive shaft installed inside the housing to be rotated by a drive source; 상기 구동 샤프트와 이격되도록 상기 하우징 내부에 설치된 종동 샤프트;A driven shaft installed inside the housing to be spaced apart from the drive shaft; 상기 실린더 내부에 위치되어 회전 가능하도록 상기 구동 샤프트에 설치된 구동 피스톤;A drive piston located in the cylinder and installed in the drive shaft to be rotatable; 상기 실린더 내부에 위치되어 회전 가능하도록 상기 종동 샤프트에 설치된 종동 피스톤; 및A driven piston installed in the driven shaft to be rotatable within the cylinder; And 상기 구동 샤프트의 회전력을 상기 종동 샤프트에 전달할 수 있도록 상기 구동 샤프트와 상기 종동 샤프트에 설치된 동력전달벨트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 공기 흡입 장치.And a power transmission belt provided on the drive shaft and the driven shaft so as to transmit the rotational force of the drive shaft to the driven shaft. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 대기중의 불순물을 차단시키켜 상기 실린더로 공기를 유입시키기 위해 상기 입구에 설치된 불순물 차단 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 공기 흡입 장치.And an impurity blocking member provided at the inlet to block impurities in the atmosphere and to introduce air into the cylinder. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 입구로 유입되는 공기 중 수분을 제거하기 위해 상기 입구에 설치된 수분 제거 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 공기 흡입 장치.And a water removal member installed at the inlet to remove water from the air flowing into the inlet. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 수분 제거 부재는 상기 불순물 차단 부재와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 연료 전지용 공기 흡입 장치.And the moisture removing member is formed integrally with the impurity blocking member. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 불순물 차단 부재는, 망필터, 프리필터, 중간 필터, HEPA 필터, Ulpa-필터, 탄소 필터, 종이 필터, 염화망 내장 필터, 멤브레인 필터, 부직포 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 공기 흡입 장치.The impurity blocking member may be any one selected from a network filter, a prefilter, an intermediate filter, a HEPA filter, an Ulpa filter, a carbon filter, a paper filter, a mesh chloride filter, a membrane filter, and a nonwoven fabric. Device. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 연료 전지는 고형 폴리머 전해질 연료 전지인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 공기 흡입 장치.And the fuel cell is a solid polymer electrolyte fuel cell.
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